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煤矿现代化2019 年第 5 期总第 152 期 宜兴煤业 1206 综采工作面开采 2 煤层， 由于煤 层结构极不稳定， 夹矸变化较大， 加之断层构造的影 响， 材运两巷出现了错层段， 该范围内材巷位于 2 煤 层上、 中分层， 运巷位于 2 煤层中、 下分层， 工作面推 进至错层段将面临穿层回采， 本文结合国内类似条件 工作面及本矿的开采经验， 开展了综采工作面穿层回 采技术的研究与实践， 以期实现该工作面过错层段的 安全生产。 1工作面概况 1206 工作面位于一采区， 北部为 1205 工作面采 空区， 南部为 2 实体煤， 西部为一采区回风巷， 东临 井田边界保安煤柱。1206 工作面所采煤层为二叠系 山西组 2 煤层， 本工作面范围内 2 煤层结构极不稳 定， 夹矸较多， 最多时达到 4 层， 厚度变化较大。煤类 以 1/3 焦煤、肥煤为主，局部为焦煤；煤层倾角 0～ 8， 平均 5， 煤层总厚度 1.05～2.36m， 平均厚度 1.8m， 容重 1.35t/m3， 普氏硬度 f1.0～1.5。1206 工作 面沿走向推进，倾斜长 222.6m，采高 2.9m，采用 ZY6400/15/35 型 （中间架， 144 架）和ZZG8000/17/35 型 （端头架， 机头 5 架、 机尾 4 架） 液压支架支护顶 板。1206 工作面巷道布置如图 1 所示。 图 11206 工作面巷道布置示意图 1.1煤层顶底板岩性 1206 工作面老顶为中砂岩， 厚 1.45m， 呈深灰色， 巨厚层状， 中粒砂岩结构， 泥质条带构造， 以石英、 长 石为主，钙质胶结，棱角断口；直接顶为泥岩， 厚 2.55m， 呈灰黑色， 钙质胶结， 棱角断口； 伪顶为炭质页 岩， 厚 0.62m， 呈暗黑色， 泥质胶结， 层状结构， 水平层 理， 性脆易碎； 直接底为泥页岩， 厚 0.85m， 呈灰黑色， 泥质胶结，层状结构，性脆易碎；老底为中砂岩， 厚 4.0m， 呈深灰色， 以石英、 长石为主， 中粒砂质结构， 块 状构造。 工作面顶板节理、 裂隙较发育， 经钻孔取样力学实 综采工作面穿层回采技术研究与实践 李 海 燕 （山西汾西宜兴煤业有限责任公司 ，山西 介休 032000 ） 摘要 针对宜兴煤业公司 1206 综采工作面材运两巷错层段的具体情况，对在复杂地质条件下， 材 运两巷在 2 煤层不同分层、 工作面穿层回采， 提出了现场技术指导和施工方案， 降低了地质和人为因 素的影响， 通过采取合理有效的安全措施和施工工艺、 加强生产组织管理， 保证了工作面的安全生产， 提高了回采效率， 取得了显著的经济和社会效益， 对在复杂条件下综采生产提供了实践经验。 关键词 综采工作面 ； 错层 ； 穿层回采 ； 研究与实践 中图分类号 TD823文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2019 ） 05- 0044- 04 Study and Practice of Stoping Technique Across Coal Strata for Fully Mechanized Mining Face LI Haiyan （Shanxi Fenxi YixingCoal IndustryCo., Ltd ， Shanxi Jinzhong 032000 ） Abstract According to the specific situation of stagger section layer of timber roadway and transport roadway in Yixing coal industry 1206 fully mechanized mining face, in complex geological conditions, the two roadways were arranged in different layers of 2 coal seam and work- ingface stopingacross coal strata, the site technical guidance and construction scheme were put forward toreduce the impact ofgeological and human factors. Bytakingreasonable and effective safetymeasures and construction techniques, and strengthening production organization and management, the safety ofworking face production was ensured, and the recovery efficiency was improved, and remarkable economic and so- cial benefits had been achieved. It provided practical experience for fullymechanized miningunder complexconditions. Keywords fullymechanized miningface ； stagger layer ； stopingacross coal strata ； studyand practice 44 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 5 期总第 152 期 验抗压强度 2.72- 98.6MPa， 平均为 30.83MPa， 抗拉强度 0.21- 5.00MPa， 平 均 为1.75MPa， 抗 剪 强 度 0.24- 10.92MPa， 平均为 4.24MPa， 岩石坚硬程度属于半 坚硬。 属于中等冒落性的顶板， 较易管理。 底板节理、 裂隙 不发育，经钻孔取样力学实验抗压强度 11.7- 65.5MPa， 平均为 29.97MPa，抗拉强度 0.21- 1.87MPa，平均为 1.41MPa， 抗剪强度 1.50- 9.32MPa， 平均为 3.83MPa， 岩石 坚硬程度属于软弱岩。 图 21206 工作面柱状图 1.2工作面错层段概况 1206 工作面材、 运两巷设计均为沿 2 煤层顶板 掘进， 由于运巷在掘进过程中， 当掘进 1050m- 1348m 处时，此范围内 3 夹矸迅速从 0.13m 增厚至 1.6m， 导致 2 煤层中分层进入巷道底， 掘进至 1348m 处时 遇见 YF3 断层 （此断层为走向 10、 倾向 280、 倾 角 60、 落差 2.7m的正断层 ） ， 巷道过此断层后把 2 煤层上分层及 1、 2、 3 夹矸留在巷道顶板上部， 开 始沿 2 煤层中分层和下分层掘进。材巷掘进至 1348m 处时， 为了和运巷煤层层位保持一致， 巷道开 始沿着 2 煤层中分层和下分层掘进，但是由于此段 3 夹矸厚度较小，离层现象较为严重，未完全将 3 夹矸留在巷道顶部（局部 3 夹矸留住） ，当掘进至 1691m处时， 3 夹矸才完全留在巷道顶部， 之后直至 切眼两巷层位一致。 因此， 当 1206 工作面推进至 1348～1691m 段时， 存在材、 运两巷层位不一致的问题 （此段材巷顶板为 2 煤层顶板， 运巷顶板为 2 煤层的 3 夹矸） ， 在工 作面推进过程中， 会出现局部段穿层现象 （在工作面 剖面图上表现为类似断层的构造 ） 。由于穿层段可能 出现局部地点顶板破碎、 煤壁片帮严重、 空顶距大、 严 重处甚至会出现拉槽漏顶的现象， 因此必须制定合理 的方案保障工作面安全顺利地通过该错层段。1206 工作面错层段层位情况如图 3 所示。 图 31206 工作面错层段平剖面示意图 2方案对比 根据 1206 工作面错层段的开采地质条件， 主要 有绕巷法和硬过法两种通过方式。其中绕巷法为施 工绕巷绕过该区域， 该方法存在多个弊端 地质因素 方面， 该段走向长度达 343m， 很难准确预测此范围 内工作面内部煤岩层赋存情况，因此难以确定合理 的开掘绕巷位置； 施工因素方面， 若从运巷开口施工 绕巷 （沿 2 煤层掘进， 与材巷层位相同） ， 工作面推 进过程中存在割岩石较多及转载机拐弯等运输系统 问题， 若从材巷开口施工绕巷 （沿 2 煤层 3 夹矸掘 进， 与运巷层位相同） ， 根据材巷施工时的情况， 该处 2 煤上分层及 3 夹矸厚度较小，容易发生离层， 很 难完全留到巷顶，难以保证绕巷与运巷处于统一层 位， 若从材巷开口， 在工作面中部施工绕巷， 则存在甩 掉的工作面较长， 丢煤较多的问题； 在经济效益方面， 施工绕巷以最小值 40m 计算，需掘进 40m（6.5m 2.9m断面 ） 371m （3m2.9m断面 ） ， 掘进费用以每平 米平均 350 元估算， 共计约 132 万元， 末采、 搬家费用 以 70 万元计。 相对于绕巷法， 硬过法在实际施工中更加简单易 行， 可减少巷道掘进费用、 提高工作面回采率、 节约大 量煤炭资源， 经济效益显著。 工作面采用硬过方案， 可 多回收原煤约 3.2 万 t， 折算成精煤为 2.3 万 t， 每吨精 煤纯利润按 300 元计算， 共计约 690 万元， 维护穿层 段需要的锚索、 钢梁、 棚板等支护材料及采煤机截尺、 齿座等材料费用以 70 万元计。两种方案经济效益对 比见表 1。 3工作面过错层段施工方案 45 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 5 期总第 152 期 表 1施工绕巷与硬过方案经济效益对比 工作面材运两巷错层段沿顺槽走向长度约 343m， 根据两巷煤层柱状图分析， 3 夹矸厚度在工作 面从机尾至机头方向逐渐增大 （0.1m- 5m ） ， 并沿工作 面推进方向逐渐变薄，因此预测随着工作面向前推 进，穿层段影响范围在工作面由机尾至机头逐步移 动， 直至工作面推进至运巷 YF3 断层处时消灭。根据 掘进时经验， 当 3 夹矸厚度在 0.8m 左右， 便可留在 支架顶板。据此推测当工作面过错层段初期， 在工作 面 115- 135 支架处穿层， 穿层影响范围约 30 米左 右。 3.1穿层初期工作面调整 工作面从机头往机尾方向调整，沿 2 煤中分层 和下分层割煤逐步过渡到 2 煤上分层和中分层。由 2 煤中分层穿至上分层过程中， 3 夹矸硬度较小， 因 此采取采煤机直接截割的方式通过。 在整个穿层过程 中， 尽可能缩小穿层影响范围， 控制好穿层段采高。 3.2推进过程中工作面调整 工作面往前推进过程中， 3 夹矸逐步变薄， 穿层 段影响范围逐步向工作面机头方向前移， 直至工作面 推进运巷 YF3 断层处时消灭。工作面推进时， 穿层段 位置应及时根据 3 夹矸厚度进行调整。 穿层过程中， 要切实把握好穿层段的采高不超过 2.5m（支架最大 支撑高度 3.5m ） ， 工作面从 2 煤中分层和下分层逐 步过渡到 2 煤上分层和中分层时， 挑顶、 留底幅度 每支架不超过 100mm （穿层过程中可根据现场实际 情况留设底煤） 。整个穿层段要平稳过渡， 不得出现 台阶状。 3.3工作面穿层工艺要求 1 ） 根据工作面现场实际情况认真分析后选择合 适的穿层位置，工作面穿层段层位调整应平稳过 渡， 尽量做到多割煤少割岩石， 减少设备损耗， 加快 推进速度。 2 ） 过穿层段时，煤机司机要严格掌握好采高 （2.5m ） ， 确保采高在支架有效支护范围内， 防止出现 支架超高或支架压死、 采煤机无法通过现象。严格控 制采煤机过穿层段的速度 （不超过 2m/min ） ， 煤机通 过后及时伸出前探梁， 移架工追机移架， 距离采煤机 后滚筒不超过 3 架， 煤壁片帮严重、 端面距超过规定 时必须带压超前移架。 采煤机司机必须同移架工密切 配合， 移架速度跟不上采煤机速度时， 要及时降低采 煤机速度， 必要时停机移架。 3 ） 加强工作面工程质量管理， 确保支架和刮板输 送机平直， 支架不挤架、 不咬架。 移架过程中要及时调 整支架状况， 如发生倒架、 咬架和歪架现象， 在移架过 程中及时调整。 3.4顶板破碎情况下应对措施 1 ）工作面推进过程中若出现局部地点顶板破 碎、 煤壁片帮严重、 空顶距大的情况， 必须及时提前带 压移架， 并保证支架接顶严实， 防止出现拉槽漏顶。 若 提前移架后端面距仍过大时要及时用棚板做超前支 护挑顶， 必要时应掏超前梁窝进行超前护顶。 2 ）工作面穿层段顶板 3 夹矸留顶困难时， 可在 支架顶梁梁头处架间， 斜向上与 3 夹矸呈 75角打 一排超前锚索进行支护，采用 300300mm14mm 钢板配合 Φ17.83500mm 钢绞线，每根锚索配套 MSK2355 锚固剂一支、 MSZ2355 锚固剂一支 （使用时 快速药卷在上 ） ， 间距 1.5m， 预紧力不得低于 140kN， 外漏长度严格控制在 150～250mm。工作面穿层段及 超前锚索施工见图 4。 图 41206 工作面穿层段及超前锚索示意图 3 ）当穿层段顶板破碎严重、 控制困难时， 可根据 具体情况考虑使用固安特对穿层段顶煤岩体进行注 浆加固。 4结语 根据 1206 工作面材运两巷错层的地质条件和开 采条件， 经过方案对比后， 采用穿层开采、 直接推过的 方式，通过采取科学合理的技术措施和现场管理办 法， 实现了错层段的安全回采， 相比施工绕巷方案， 节 方案 项目 施工绕巷硬过 掘进费用 （万元 ）1320 末采搬家费用 （万元 ）700 硬过材料费用 （万元 ）070 创造效益 （万元 ）0690 合计 （万元 ）支出 202盈利 620 对比结果 硬过方案相对于施工绕巷方案可形成约 822 万元的经 济效益。 46 ChaoXing 约工期约 2 个月， 多回收原煤约 3.2 万 t， 取得了显著 的经济效益。 作者简介 李海燕 （1977-） ， 男， 山西介休人， 毕业于太原理工大学 采矿工程专业， 采矿高级工程师， 现任山西汾西宜兴煤业有 限责任公司副经理。 （收稿日期 2018- 9- 14） 综采工作面三位一体钻孔密封高效瓦斯抽采技术研究及应用 马 德 林 （山西省大同煤矿集团有限责任公司通风处 ，山西 大同 037003 ） 摘要 为保障工作面的瓦斯抽采效果，通过具体分析巷道壁面喷涂和煤层瓦斯充填护孔对瓦斯抽 采效果的影响， 提出采用三位一体钻孔密封高效瓦斯抽采技术， 结合工作面的具体情况对封孔工艺进 行设计， 并对应用效果进行对比分析。结果表明 工作面采用原有封孔技术时瓦斯抽采的浓度会逐渐 降低至 8～10， 采用三位一体密封高效抽采技术， 瓦斯抽采浓度一致保持在 48～58左右， 保证了 瓦斯的安全高效抽采。 关键词 瓦斯抽采 ； 钻孔密封 ； 壁面喷涂 中图分类号 TD712文献标志码 A文章编号 1009- 0797 （2019 ） 05- 0047- 03 Research and application of high-efficiency gas drainage technology for three-in-one drilling and sealing of fully mechanized mining face MA Delin （Department ofVentilation, DatongCoal Mine Group Co., Ltd., Shanxi Province , Datong 037003 , China ） AbstractIn order to ensure the gas drainage effect of working face, by analyzing the influence of roadway wall surface spraying and coal seamgas fillingand retaininghole on gas drainage effect, it is proposed toadopt three- in- one drillingand sealinghigh- efficiencygas drainage technology, combined with the specific working surface. The sealing process is designed and the application effect is compared and analyzed. The results showthat the concentration of gas extraction will be gradually reduced to 10 when the working face adopts the original sealing technology. The high- efficiency extraction technology of the three- in- one sealing is adopted, and the gas drainage concentration is consistentlymaintained at about 60, which ensures the gas. Safe and efficient extraction. Key words Gas drainage ; drillingseal ; wall coating 1工程概况 该矿属于高瓦斯矿井， 2 煤层绝对瓦斯压力范 围为 0.5～0.67MPa， 瓦斯含量为 5.83～7.58 m3/t， 透 气性系数为 0.4625m2/ （MPa2.d） ， 属可以抽放煤层。 某工作面配风量 2425m3/min，回采期间主要为本煤 层钻孔抽采 （正、 付巷均施工有钻孔抽采） 、 上隅角 （两趟） 埋管抽采及裂隙带钻孔抽采三种抽采方法， 在进行抽采工作时为保证抽采效果， 通过在顺槽内 采动帮采用壁面进行喷涂、 固液混合钻孔密封以及 充填护孔的三位一体封孔瓦斯抽采技术进行瓦斯 抽采工作， 现针对这三种措施的具体方法对本煤层 瓦斯抽采效果的影响进行分析。 2巷道壁面喷涂对瓦斯抽采的影响 为有效防止在瓦斯抽采时煤壁出现漏气现象， 故需对钻孔周围裂隙及巷帮裂隙进行有效封堵， 使 用壁面喷涂能够对煤壁的裂隙形成很好的封堵， 从 源头上对隔离漏气通道， 现通过 FLUENT 软件对瓦 斯抽采钻孔的煤壁采用的壁面喷涂前后的抽采效 果进行模拟对比分析，根据工作面现场的具体情 况， 建立如图 1 所示的几何模型， 模型中煤层沿孔 径径向的长度为 50m，沿钻孔方向的长度为 100m， 并在模型中设置观察点 A， 其坐标为 （2,27） ， 设置煤 层压力为 2MPa， 钻孔孔口抽采压力为 - 20kPa。 图 1煤层瓦斯抽采几何模型 2.1未喷涂煤壁抽采效果 根据瓦斯抽采的现场情况可知， 在进行本煤层 瓦斯抽采作业时， 巷道内的气体会通过钻孔的封孔 煤矿现代化2019 年第 5 期总第 152 期 47 ChaoXing